MEG Offshore 1, Entwurf von Turm- und Gründungsbauteilen für Offshore Windenergie-Anlagen

Auftraggeber:
Züblin AG Stuttgart, Strabag Offshore Wind GmbH Cuxhaven
Durchgeführte Arbeiten:
Statischer Vorentwurf einer Offshore-Jacketstruktur
Bearbeitungszeitraum:
2010 - 2011

Beauftragt ist die Erstellung eines statischen Entwurfs für ein Jacket-Fundament zur Aufnahme von Windenergieanlagen im Offshore-Bereich.

Ziel der Entwurfsplanung ist es, eine hinsichtlich der Standsicherheit und Dauerhaftigkeit optimale Tragstruktur bei gleichzeitiger Berücksichtigung einer wirtschaftlichen Ausführung zu finden. Die Optimierung wird dabei durch die Wahl bzw. Variation verschiedener Design-Randbedingungen durchgeführt. Die Auslegung erfolgt dabei für unterschiedliche Wassertiefen, wobei für den ersten Entwurf eine Wassertiefe von 40 m (LAT) angenommen wird.


Die grundlegende Konstruktion besteht aus einem aufgelösten räumlichen Fachwerksystem, das die Lasten je nach Ausführung über drei bzw. vier schräg verlaufende Stützen in den Baugrund abträgt. Die Stützen werden dabei durch Diagonalstäbe ausgesteift.


Der Lastabtrag in Baugrund erfolgt über elastisch gebettete Rammpfähle in Hohlpro-filausführung. Die Dimensionierung und Durchführung der Standsicherheitsnachweise für die Pfähle erfolgt durch ZÜBLIN.
Auf das Fachwerktragwerk wird eine Windenergieanlage (WEA) mittels eines Koppelstücks (Transition Node) aufgesetzt, das ebenfalls hinsichtlich eines optimalen Lastabtrags, eines wirtschaftlichen Materialeinsatzes und einer möglichst einfachen Ausführbarkeit entworfen wird.
Da die Jacket-Konstruktion verschiedene Typen von WEAn aufnehmen soll, werden für deren Lasten abdeckende Erfahrungswerte aus vergleichbaren Ausführungsvarianten verwendet. Da die darin enthaltenen instationären Lastanteile trotz ihres i. A. nicht-zeitgleichen Auftretens dennoch ungünstigst voll quasi-statisch überlagert werden, sind die damit geführten Standsicherheitsnachweise konservativ abdeckend.


Für die Geometriefindung der Konstruktion dienen ausschließlich Tragfähigkeitsnachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit (ULS). Dabei wird gemäß den Untersuchungen von ZÜBLIN von einer maximalen vertikalen Tragfähigkeit der Pfähle von ca. 26 MN ausgegangen. Hierbei werden Spannungsnachweise auf Querschnittsebene sowie lokale Stabilitätsnachweise geführt mit dem Ziel, durch Massenvergleich der Hauptstrutur die günstigste Konstruktion herauszufinden. Weitere Nachweise zur Gebrauchstauglichkeit (SLS) und zur Dauerstandfestigkeit (FLS) erfolgen im Rahmen der weiteren Detailplanung.